增加氮氧化物吸收系统对天然气转化的影响

范少禹

（延长石油延安能源化工有限责任公司，陕西西安 710075）

增加氮氧化物吸收系统对天然气转化的影响

范少禹

（延长石油延安能源化工有限责任公司，陕西西安 710075）

根据环保部对氮氧化物排放的新要求，延长煤油气综合利用项目将转化炉烟道气排放的氮氧化物利用SCR降低到国家新标准以下，这是SCR 首次在我国天然气化工中的应用，为今后的天然气化工新项目起到了示范作用。

天然气 ；转化反应；SCR ；热量守恒

1 装置说明及增加脱氮设施的原因

本装置2011年引进英国天然气催化预转化合成气及低压甲醇合成工艺技术，年产 MTO 级甲醇180万 t。其中包括天然气脱硫单元、天然气预转化及转化单元、废热回收单元、甲醇合成单元和蒸汽系统。

天然气转化反应为放热反应，转化反应在镍触媒的催化作用下发生在转化炉炉管中，因此需要大量燃料气在转化炉顶部烧嘴燃烧产生热量，炉膛温度可达1000℃，烟气经过对流段盘管进行换热，将余热利用于蒸汽，工艺气，原料气，及助燃空气升温，有效降低了整个系统的能耗。SCR 脱氮设施放置于烟道对流段末端，空气预热器之前，增加后对系统的热量平衡有较大影响。

图1 天然气转化废热回收流程图

根据2015年7月实施的《石油化学工业污染排放物标准》GB31571—2015，在延安地区新建企业氮氧化物排放限值为100mg/m3，因此需增加脱氮装置以满足国家排放标准。

2 脱氮方式的选择及原理

目前有两种方案降低 NOX排放，一种是在原转化合成装置蒸汽转化炉对流段后增加选择性催化还原法（SCR）装置脱除NOX；第二种采用超低 NOX烧嘴。

3 增加SCR装置

选择性催化还原法（SCR）脱硝工艺是在一定的温度（320～420℃）和催化剂的作用下，以氨作为还原剂，有选择性地与烟气中的氮氧化物反应并生成无毒无污染的氮气和水。

SCR工艺是燃烧后的脱硝过程，主要反应为：

采用此方法的优点在于国外专利商基本推荐采用此方案解决NOX达标排放问题，尤其在欧洲有很多成功运行的业绩，并且可采用常规烧嘴（烧嘴 NOX浓度 240mg/m3），其投资低于低氮氧化物烧嘴。但这种方案的缺点是需在蒸汽转化炉对流段 ～400℃烟温位置增加 SCR 装置，蒸汽转化炉热平衡完全改变，还需要在甲醇装置内增设液氨（氨水）贮槽、泵等相关设施。

4 采用超低NOX烧嘴

采用此方法的优点是蒸汽转化炉对流段热平衡基本不变，也不需要增加与液氨（氨水）相关的设施。但其缺点是烧嘴制造厂家均无成功运行的业绩，超低NOx含量烧嘴价格高于传统烧嘴。

最终确定在对流段模块后设置选择性催化还原法脱销工艺（SCR）。

4.1 增加SCR脱氮环保设施后对装置的影响

4.1.1 质量和热量平衡的影响

新增加的 SCR放置于烟道对流段和空气预热器中间，它的增加导致烟道烟气增加阻力，对流段换热盘管热量平衡发生变化，导致换热面积不足，如果要提高换热面积，那就需要增加对烟道气的阻力，这是调整对流段模块换热面积的重要因素。

4.1.2 总投资及商业化运营后的影响

在增加SCR 后，对流段模块的换热面积增加，尤其是高压蒸汽换热器增加换热面积近一倍，鼓引风机能力都不同程度增加，外加SCR 及其辅助设施，提高了总投资额。

在运行中新增加了氨水用量及相关辅助设施的电耗和人工费用。因新增的SCR 属于氨水和烟道气接触后，吸收氮氧化物以降低其排放，今后的运行波动是难免的，势必将氨水夹带到后续空气预热器，鼓风机及烟囱，对今后转化的长周期运行造成隐患，任何一次非正常停车，就是提高运行成本的因素。

5 结束语

这是选择性催化还原法（SCR）首次在我国天然气转化炉烟道气的实践运用，对天然气化工达标排放有深远的借鉴和示范意义，在实践中肯定还会有其他问题的暴露，需要解决完善，以保证今后整个装置长满优稳定运行。

Effect of Increasing Nitrogen Oxide Absorption System on Natural Gas Conversion

Fan Shao-yun

According to the new requirements of the Ministry of Environmental Protection on the emission of nitrogen oxides，the extension of the comprehensive utilization of kerosene and gas will reduce the nitrogen oxides emitted from the fl ue gas of the reformer to below the new national standard.This is the fi rst time that SCR has been used in natural gas chemical industry Of the application for the future of natural gas chemical projects played a role model.

natural gas ；transformation reaction ；SCR ；heat conservation

TE65

：B

：1003–6490（2017）07–0044–01

2017–05–24

范少禹（1982—），男，内蒙古鄂尔多斯人，工程师，主要从事化工工艺工作。